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摘 要 II
ABSTRACT III
1 引言 1
2 富里酸与水中多环芳烃的非共价结合机制研究 5
2.1 材料与方法 5
2.1.1 试验材料 5
2.1.2 荧光猝灭滴定法 5
2.1.3 计算模拟 6
2.2 结果与分析 6
2.2.1 富里酸与PAHs的结合 6
2.2.2 官能团取代对PAHs和富里酸结合的影响 7
2.2.3 富里酸与PAHs的弱相互作用结合机理 9
3 总结 11
参考文献 12
致 谢 14
富里酸与水中多环芳烃的非共价结合机制研究
摘 要
多环芳烃是一类具有高生态风险的持久性有机污染物，它们在环境中的迁移转化一直是环境科学领域的研究热点。大量研究结果表明，腐殖质具有复杂的组分、多样的构型，它们与多环芳烃的结合改变了后者的毒性、溶解性等性质，从而影响其迁移转化过程。本文以萘、1甲基萘、1氯萘、1萘乙酸和1萘酚为例，运用荧光猝灭滴定法与量子化学计算法，对典型腐殖质富里酸与多环芳烃的相互结合能力与结合机理进行了研究。研究发现，富里酸与多环芳烃结合时，发生的动态猝灭和静态猝灭过程是同时存在且独立的，多环芳烃中官能团的引入会对这个过程产生影响，羟基、乙酸基团、甲基会使猝灭强度被减弱，而氯离子则会使之增强，在动态猝灭过程中，羟基取代抑制作用最强，甲基取代的抑制强度大于乙酸取代，而在静态猝灭过程中，乙酸取代与甲基取代的抑制强度相反。多环芳烃及其衍生物都具有一个位点与富里酸相结合，其与富里酸结合的弱相互作用力主要为ππ相互作用和范德华作用，只有当羟基和乙酸基团取代苯环上的原子时会与富里酸形成氢键。本文研究结果为深入揭示多环芳烃环境行为提供了理论依据。
引言
水是地球上最重要的资源之一，是人类生存不可或缺的物质。河流、湖泊和海洋之间构成的水循环对地球上的气候环境有着巨大的影响，比如维持生态平衡、调节局部气候等，也为人类提供了大量的服务，如维持生命、提供食物、水力发电、构筑景观等。但自从二十世纪工业化进程的快速发展以来，人类对于水 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: ^351916072^ 
环境的破坏日益严重，生活污水、工业废水被大量排入河流、湖泊和海洋中，使得各种污染物在水中蓄积。虽然水污染治理已经逐渐取得了一定的成果，但是大部分还是集中在氮、磷、硫、COD等常规指标，对于有机污染物等其他污染物方面还比较薄弱。
多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs）是一类典型的有机污染物，是由两个及两个以上苯环组合而成的芳香族化合物，PAHs具有“三致效应”,即致癌、致畸、致突变，主要由有机物质的不完全燃烧而产生，分为自然源和人为源。自然源主要是包括火山喷发、森林火灾等，但这些途径产生的总量较小，人类活动才是PAHs的主要来源，如化石燃料、木材、烟草等生物质的燃烧、汽车尾气及餐饮烹饪等(Idowu, et al.,2019;Humel, et al.,2017)。根据多环芳烃的结构可将其分为稠环型和非稠环型，稠环型的结构中两个苯环之间至少共有两个碳原子，非稠环型的结构中苯环通过一个或几个碳原子形成的单键相连结(Reza and Trejo,2004)，其稳定的性质让它能在水中大量、长久的汇集，从而导致水生态环境中的动植物生境遭到严重威胁，对人体健康也产生了巨大的安全隐患，所以解决水环境中有机污染变得更加紧迫。
有研究表明，水环境中的腐殖质（Humic Substances，HS）能与PAHs形成一种分子复合物，从而使PAHs的流动性增强、毒性和生物可降解性发生改变(Weber, et al.,2001)。腐殖质（Humic Substance，HS）是由动植物残体被微生物降解后形成的有机大分子物质，呈棕褐色或棕黑色(Klavins and Apsite,1997;Kang, et al.,2002)，根据不同的溶解性，把腐殖质分为腐殖酸（HA，只溶于碱不溶于酸）、富里酸（FA，既溶于碱又溶于酸）、胡敏素（Humin，既不溶于碱也不溶于酸）。水中的HS来源分为内源和外源，内源主要是微生物和水生植物等腐烂而成；外源主要是水体外的动植物残体和微生物作用后由水流进入水环境，一般情况下，海洋中的HS主要以内源为主，而陆地水体大多以外源为主(李会杰,2012)。水中的HS是由苯环和酚基官能团构成的聚苯环结构，其主要含有羟基、羧基、羰基、苯环和大量的长链烷烃(李巍巍,2017)，HS能通过离子交换、静电引力和络合作用与金属离子结合形成复合物，腐殖质的表面积大，结合能力强，内含的羧基能达到其酸性官能团总量的60%90%(李颖,2010)，大量的酸性官能团决定了它能在环境中与各种物质发生化学反应，这也意味着PAHs在水中的迁移与转化在一定程度上受到腐殖质的影响。
目前的研究中发现腐殖质对PAHs的影响体现在很多方面，比如会对PAHs的光降解反应造成影响，如相同条件下富里酸的含量越高，PAHs（菲）的光降解速率就越快(李嘉雨,2017)；腐殖质还可以改变PAHs在水中的物理化学状态，类似于表面活性剂，会提高其水溶性(Wang, et al.,1995)；同时腐殖质还会影响PAHs的毒性，大多数情况下，腐殖质可以降低多环芳烃的毒性，如菲、4硝基苯等(LEE, et al.,1993;Laor, et al.,1998;WU, et al.,1999)，但对于甲基对硫磷、2,6二甲基苯胺的毒性却没有影响，而有研究也发现腐殖质对氯酚、脱氢枞酸等物质的毒性起到增强作用(STEINBERG, et al.,1992)；研究发现，腐殖质对PAHs的吸附相较于无机物更加紧密，腐殖质会通过亲水区与多环芳烃结合在一起，并且形成以非共价作用为主的分子复合物，导致其理化性质发生改变(金丹，等,2009;刘亚子，高占启,2011)。

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